大兴安岭林区沼泽-森林人工造林效果综合评估

采用样带网格调查方法,研究大兴安岭22年生人工兴安落叶松沼泽林的群落结构、蓄积量、植物多样性及其沿沼泽-森林过渡带水分环境梯度的变化规律,并与天然沼泽森林进行对比分析,结合经济效益及环境影响,对沼泽-森林人工造林效果进行综合评估,提出沼泽-森林的分类经营模式.结果表明:1)天然沼泽林群落建群种沿沼泽-森林过渡带环境梯度发生明显的更替,而人工落叶松沼泽林均以落叶松为优势种;天然沼泽林的垂直结构比人工落叶松沼泽林完整;2)人工落叶松沼泽林的蓄积量沿着沼泽到森林方向的环境梯度呈增加趋势(4.3497～6.990 5 m3·hm-2a-1),而天然沼泽林呈减少趋势(6.689 8～1.411 8 m3·hm-2a-1);3)人工落叶松沼泽林的物种丰富度指数较相应生境地段天然沼泽林提高9～25种,而其Shannon-Wiener多样性指数和Jsw均匀度指数却较天然沼泽林下降了0.221 4～0.858 2和0.234 3～0.404 2;4)人工落叶松沼泽林的地下水位和泥炭层厚度较天然沼泽林有所下降(分别下降15.5～36.1 cm和9.6～25.2 cm);5)在沼泽-森林过渡带内培育落叶松人工林可获得较高经济效益(投入产出比为1:2.4～1:9.6);6)沼泽森林的分类经营模式为:典型草本沼泽生境应保持原始状态,沼泽-森林过渡带的中下部生境应培育毛赤杨沼泽林,过渡带的中上部生境可以培育人工落叶松沼泽林.     

小兴安岭典型苔草和灌木沼泽N2O排放通量日变化研究

探明小兴安岭修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽和油桦-修氏苔草(Betula ovalifolia-Carex schmidtii)灌木沼泽N_2O排放通量日变化动态,可为山地沼泽N_2O排放季节动态及总量估算提供基础数据。因此,于生长季初期(2008年6月4～5日)、中期(2007年8月4～5日)和末期(2007年9月24～25日),在小兴安岭苔草和灌木沼泽中,采用静态暗箱—气相色谱法,在晴天观测了N_2O排放通量。两种沼泽N_2O排放通量日变化在生长季中期呈现昼高夜低规律,末期和初期的日排放规律性不显著。生长季中期和初期,苔草沼泽N_2O日排放通量最高值出现在9:00,末期最高值出现在3:00;生长季初期和末期的最低值出现在21:00,中期最低值出现在18:00。生长季初期、中期和末期,灌木沼泽N_2O日排放通量最高值分别出现在9:00、15:00和6:00;最低值分别出现在3:00、21:00和18:00。两种沼泽生长季初期为N_2O的吸收汇,中期和末期为弱排放源。灌木沼泽的N_2O日排放通量明显高于苔草沼泽。生长季初期和末期,两种沼泽N_2O日排放通量与温度呈负相关,中期呈正相关。其中,苔草沼泽N_2O日排放通量与10 cm土温呈现显著负相关,灌木沼泽与15 cm土温呈现显著负相关。苔草沼泽N_2O日排放通量与地表温度呈现显著正相关,灌木沼泽与40 cm土温呈现显著正相关。据此,小兴安岭苔草沼泽和灌木沼泽为N_2O排放弱源或吸收汇,温度、水位和植被类型是N_2O日排放通量的主要影响因素。     

采伐对小兴安岭森林沼泽甲烷通量的影响

采伐干扰是森林湿地遭受的主要干扰类型之一。采伐引起的温度和水位条件的改变,会导致森林湿地甲烷通量发生变化。本文选择小兴安岭3种森林沼泽湿地为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法观测它们在择伐和皆伐干扰下甲烷通量的变化,探讨采伐对天然森林沼泽甲烷通量的影响及其影响机制。结果表明:采伐前3种森林沼泽都为大气甲烷的汇(-0.19～-1.85mgm-2d-1),择伐和皆伐都导致3个类型的森林沼泽作为大气甲烷汇的功能降低(-0.22～-1.29mgm-2d-1),或者由大气甲烷的汇转变为甲烷的源(0.50～157.37mgm-2d-1)。温度和水位的共同作用导致采伐后森林沼泽甲烷通量的变化。为减少甲烷气体的排放,在有必要对森林沼泽的树木资源进行利用时,采伐方式应该尽量避免皆伐,只能进行适当的择伐。     

不同恢复途径对大兴安岭森林沼泽群落植物多样性影响

采用样带网格调查方法与多样性指数方法,研究大兴安岭天然森林沼泽群落、火干扰后自然演替途径恢复的森林沼泽群落和人工造林途径恢复的森林沼泽群落的物种丰富度、α多样性和β多样性及其沿过渡带环境梯度的变化规律,探讨退化森林沼泽群落的有效恢复途径。结果表明:①演替群落和人工群落的物种丰富度较其天然群落均有所增加(4~24和7~25),但两者的恢复机制却有所不同,前者草本种类和灌木种类均较其相应天然群落有所增加,而后者仅有草本种类增加,灌木种类却显著减少;②天然、演替和人工群落的Shannon-Wiener多样性指数沿沼泽至森林方向过渡带环境梯度依次呈递减、恒定和波动分布格局(2.1907、1.9319、0.8134,2.1216、1.9642、2.0493,1.9693、1.2830、1.4782),且演替群落与天然群落较接近(-3.2%、1.7%、151.9%),而人工群落与天然群落差异性较大(-10.1%、-33.6%、81.7%),因此,演替途径在维持物种多样性方面较人工途径有优势;③天然、演替和人工群落的组成种沿过渡带环境梯度平均变动速率依次为16.2、21.3和18.8,演替群落和人工群落分别较天然群落提高了32.7%和16.0%,因此,演替途径在维持群落多样性方面也较人工途径有优势。     

小兴安岭沼泽甲烷通量日变化分析

利用静态暗箱-气相色谱法,研究了小兴安岭7种沼泽类型生长季初期、中期、末期甲烷(CH_4)通量的日变化规律,结果表明:小兴安岭沼泽甲烷通量无统一的日变化规律,且与温度和水位两个环境因子的相关性较弱.7个沼泽类型中,仅毛赤杨(Alnus sibirica)沼泽和白桦(Betula platyphylla)沼泽甲烷通量峰值在生长季初期、中期、末期出现的时间大致相同,且都为单峰曲线;苔草(Carex schmidtii)沼泽、灌丛沼泽和落叶松(Larix gmelinii)-泥炭藓(Sphagnum spp.)沼泽甲烷通量的峰值在不同时期出现的时间不同,多数为单峰曲线;落叶松-苔草沼泽和落叶松-藓类沼泽甲烷通量速率较小,多数时间吸收甲烷,没有明显的日变化规律.不同类型沼泽和生长期之间甲烷通量没有统一的日变化规律,说明在进行区域甲烷排放总量的估测时,增加每天的观测频率,或者长期、大量的观测数据可能会对提高估测精度有很大帮助.     

不同恢复途径对大兴安岭森林沼泽群落结构与生产力的影响

采用样带网格调查方法和标准木解析法,研究了大兴安岭林区天然森林沼泽群落、演替森林沼泽群落和人工森林沼泽群落的树种组成结构、径级分布、蓄积量、生物量、生产力及其沿过渡带环境梯度的变化规律,定量评价了人工造林途径和自然演替途径的恢复效果,以探讨退化森林沼泽群落的有效恢复途径,为退化森林湿地生态系统的恢复与重建提供科学依据。研究表明:演替群落与天然群落建群种沿森林沼泽过渡带环境梯度具有明显更替规律性,人工森林沼泽群落建群种却比较单一;演替群落与天然群落的径级分布均以较小径级林木占绝对优势,人工群落径级分布却以较大径级林木占优势地位;演替群落(6.006～1.316m3/hm2)与天然群落(6.690～2.137m3/hm2)的蓄积生产力沿沼泽至森林方向过渡带环境梯度呈递减趋势,人工群落蓄积生产力(4.350～6.991m3/hm2)则呈递增趋势;演替群落(453.7～113.0g·a-1·m-2)与天然群落(335.7～195.6g·a-1·m-2)的生产力沿沼泽至森林方向过渡带的环境梯度呈递减趋势,人工群落(198.8～334.0g·a-1·m-2)的生产力呈递增趋势。干扰森林沼泽群落生产力与天然沼泽林群落生产力有所不同,并与干扰后的恢复途径和森林沼泽过渡带的环境梯度存在密切的相关性。     

大兴安岭过火区不同森林生态系统碳储量的变化

以1987年"5.6"森林大火过火区6种不同森林生态系统类型为研究对象,采用标准木法和收获法,分析不同生态系统在火干扰27 a后的植被碳储量。结果表明:不同森林生态系统类型的植被碳储量存在差异,相同森林群落类型中不同组分的植被碳储量差异也较大,其中乔木层和凋落物层是森林植被碳储量的主要贡献者;6种不同森林生态系统在火烧干扰27 a后的植被碳储量为23.17~54.06 t/hm^2,碳储量由大到小的顺序为兴安落叶松人工林、樟子松次生林、兴安落叶松次生林、樟子松人工林、白桦次生林(沟谷)、白桦次生林(坡中);植被碳储量恢复度从大到小的依次为兴安落叶松人工林、白桦次生林(沟谷)、白桦次生林(坡中)、兴安落叶松次生林、樟子松次生林、樟子松人工林,分别恢复到同林型成熟林分的49%、43%、36%、35%、33%和25%;兴安落叶松人工林碳储量最高,恢复效果最好。不同森林生态系统类型碳储量与其对应的成熟林碳储量的巨大差异,说明随着森林生态系统的恢复将继续积累大量生物量碳,具有潜在碳汇效应。     

恢复湿地土壤重金属含量变化及污染评价

目的为探究退耕还湿对土壤重金属含量及其潜在危害的影响。方法取黑龙江三江国家级自然保护区内大豆田、不同退耕年限的杂草草甸或湿地和天然臌囊苔草—小叶章沼泽土样，测定土壤重金属含量。利用Hankanson潜在生态危害指数法，进行潜在生态危害评价。结果三江自然保护区退耕湿地恢复过程中土壤重金属污染物主要为Pb，其次是Cu，而Zn、Mn和Cr的影响很小。随土壤深度增加，Cu、Pb、Zn、Mn和Cr含量呈波动变化。Cu和Pb含量在退耕还湿11年之前，在0 ~ 10 cm土壤深度含量最高，而在退耕还湿11年之后，在40 ~ 50 cm土壤深度含量最高。其他重金属含量随着土壤深度变化没有表现出一定的规律。退耕恢复期间，土壤Cu、Pb、Zn与Cr含量随退耕时间先增加后减少，但Zn含量增加与减少未达到显著程度（P > 0.05）。而退耕样地土壤Mn含量从恢复第1年开始就显著低于大豆田（P < 0.05）。大豆田和退耕前6年的恢复样地具有强烈的潜在生态风险危害，退耕8、11年样地和天然沼泽的潜在生态风险危害指数为中度，退耕15和25年样地的潜在生态风险危害指数为轻度。结论随着退耕还湿时间的延长，土壤中Cu、Pb、Zn和Cr含量先增加后减少，分别在退耕15、12、2和10年左右恢复到天然湿地水平。而土壤Mn含量在退耕开始后便与天然湿地没有显著性差异（P > 0.05）。随着退耕年限增加，生态系统潜在生态风险危害逐渐降低。      

水曲柳前4 级细根 N 内循环的研究

以黑龙江省东北林业大学帽儿山实验林场20年生水曲柳（Fraxinusmandshurica）人工纯林为研究对象，运用根序分级方法将水曲柳细根划分四个等级，将各等级活根与死根间的氮（N）含量（μg/cm）差异加以比较，研究水曲柳各级根序死亡脱落前是否发生N的内循环，并量化各级根序细根的N内循环率。结果显示：水曲柳一级根和二级根不存在N内循环，三级根和四级根有N内循环发生，内循环率分别为26．03％和50．93％。本研究结果表明：研究细根N内循环，应该考虑根序因素的影响。     

小兴安岭落叶松沼泽林土壤CO2,N2O和CH4的排放规律

采用静态箱-气相色谱法,研究小兴安岭兴安落叶松-油桦-修氏苔草沼泽林、兴安落叶松-油桦-笃斯越橘-藓类沼泽林和兴安落叶松-狭叶杜香-中位泥炭藓沼泽林生长季节土壤温室气体(CO2,N2O和CH4)排放通量的季节变化规律、季节排放量及其主控因素.结果表明:1)3种落叶松沼泽林土壤CO:排放通量均呈现夏季高(651.4～823.6 mg·m-2h-1)春秋季低(233.3～310.0 mg·m-2h-1)的单峰型季节变化,N2O排放通量(0.010～0.049,0.012～0.020和0.010～0.080 mg·m-2h-1)分别呈现夏季>春季>秋季,春季>夏季>秋季和秋季>春季>夏季的变化规律,CH4排放通量(-0.083～0.037,-0.122～0.078和-0.05～0.026 mg·m-2h-1)分别呈现春秋季排放、夏季吸收,春季排放、夏秋季吸收和春夏季排放、秋季吸收的交替式季节变化;2)表层土壤(0～30cm)温度是土壤CO2排放的主要影响因素,低水位与较高表层土壤温度是N2O排放的主要影响因素,水位是CH.排放的主要影响因素,高水位时土壤排放CH4,低水位时土壤吸收CH4;3)3种落叶松沼泽林土壤在生长季节均为CO2排放源(20.8～25.2 t·hm-2),且夏季为强排放源、春秋季为弱排放源,3者均为N2O排放源(0.192～1.128kg·hm-2),兴安落叶松-油桦-修氏苔草沼泽林为强排放源,另2者为弱排放源,兴安落叶松-油桦-修氏苔草沼泽林和兴安落叶松-油桦-笃斯越橘-藓类沼泽林土壤为CH4强吸收汇(1.152～1.200 kg·hm-2),兴安落叶松-狭叶杜香-中位泥炭藓沼泽林土壤为CH4弱排放源(0.168 kg·hm-2);4)兴安落叶松-油桦-修氏苔草沼泽林土壤温室气体CO2排放强度最高(25.4 t·hm-2),另2者相对较低(20.8～21.2 t·hm-2),但均以CO2排放占绝对优势地位(99.63%～99.93%),N2O和CH4排放占次要地位(0.19%～0.92%和0.02%～0.10%).